УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО ПОЧТЫ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

ТАШЕНТСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

Кан А.В.

Кафедра ТС и СК

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

СЕТЕЙ И СИСТЕМ

ЧАСТЬ Ш

Управляющие устройства

систем коммутации

Конспект лекций для бакалавров

по направлениям

B522 300 – Телекоммуникация

B341100 - Менеджмент

Ташкент – 2001

	Предисловие……………………………………………...	3
1.	Общие принципы построения управляющих устройств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
2.	Управляющие устройства декадно-шаговых систем . ..	4
3.	Управляющие устройства координатных систем . . . . .	5
3.1.	Регистры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
3.2.	Маркеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	7
3.3.	Функциональные УУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	11
4.	Управляющие устройства квазиэлектронных и электронных – цифровых систем коммутации . . . . . . .	12
	Литература………………………………………………..	17

Предисловие

Управляющие устройства являются одним из основных видов оборудования любой автоматический коммутационной системы. Общим назначением управляющего оборудования является управление процессом обслуживания потока поступающих вызовов с целью установления соединительных путей между входами и выходами коммутационного поля системы коммутации. При обслуживании любого вызова управляющие устройства принимают информацию о требуемом соединении, обрабатывают ее, осуществляют поиск свободных соединительных путей в коммутационном поле и устанавливают соединение.

Существует большое разнообразие видов управляющих устройств, обусловленное разными структурами коммутационного поля системы, различными конструкциями коммутационных приборов, образующих коммутационное поле и рядом других факторов. С каждой новой системой коммутации появляется новый вид управляющего оборудования.

В данном конспекте рассматриваются общие принципы построения управляющих устройств в разных типах систем коммутации (издание переработанное и дополненное).

1. Общие принципы построения управляющих устройств

Установление соединения между входом и выходом коммутационного поля системы коммутации осуществляется управляющими устройствами. Управляющие устройства (УУ) взаимодействует с приборами коммутационного поля, а также с линейными и станционными комплектами.

Структура УУ зависит от типа системы коммутации, от способа управления установлением соединения и от способа установления соединения.

По назначению УУ могут подразделяться на УУ обеспечивающие прием и выдачу адресной информации и УУ собственно выполняющие коммутацию.

По степени централизации и количеству обслуживаемых линий УУ могут быть: индивидуальными, групповыми, централизованными и децентрализованными.

Ниже рассматриваются принципы реализации УУ в разных системах коммутации.

2. Управляющие устройства декадно – шаговой системы

ДШ системы – это системы с индивидуальными управляющими устройствами. Установление соединения в таких системах происходит при непосредственном управлении и прямом способе установления соединения. Каждый прибор коммутационной систем имеет свое индивидуальное управляющее устройство. (рис.1).

Информация об адресе устанавливаемого соединения поступает непосредственно в индивидуальное управляющее устройство соответствующего коммутационного прибора и установление соединение происходит одновременно с выбором требуемого выхода поля (прямое соединение).

Управляющие устройства в этих системах имеют рассредоточенные функциональные связи, а алгоритм их работы задается манипуляциями абонента (снятие микротелефонной трубки, набор номера). На рис.1 приведена схема АТС декадно шаговой системы

Недостатком такого типа УУ непроизводительная работа УУ и громоздкость системы.

Кроме этого, в таких системах большое время установления соединения, которое определяется скоростью манипуляций абонента и относительно большими временными параметрами простейших электромеханических приборов (шаговые и декадно – шаговые искатели, электромагнитные реле типа РПН).

3. Управляющие устройства координатных систем коммутации

Модернизация управляющего оборудования систем коммутации шла по пути постепенного перехода от индивидуальных управляющих устройств к групповым (регистры, маркеры). Этот тип управляющих устройств (УУ) обслуживает не индивидуальную линию (прибор), а группу линий, т.е. происходит постепенная централизация устройств управления. Степень централизации во многом зависит от быстродействия элементной базы управляющего оборудования и их надежностных характеристик.

Коммутационное поле в координатных системах коммутации реализовано на многократных координатных соединителях (МКС), в которых из-за конструктивных особенностей непосредственное управление и прямой способ установления соединения использовать невозможно.

Поэтому в этих системах используется обходный способ установления соединения и косвенное (регистровое) управление установлением соединения.

В координатных системах управление и установление соединения разделены по времени: сначала принимается адрес устанавливаемого соединения, а затем по этому адресу осуществляются соединение.

Координатные коммутационные системы характеризуются наличием УУ двух типов: регистров и маркеров.

В координатных системах используются управляющие устройства с разной степенью централизации. Так маркеры в АТСК городского типа обслуживают коммутационный блок, а в координатной АМТС типа ARM – 20 все коммутационное поле системы. Рассмотрим общие принципы построения регистров и маркеров.

3.1. Регистры

Регистры служат для приема и запоминания адресной информации (всего адреса либо его части), временной его памяти и передачи его в процессе установления соединения в УУ различных ступеней искания в объеме, необходимом для выбора требуемого направления или конкретной линии. Одновременно регистры (если это необходимо) обеспечивают кодирование информации для сокращения времени занятия, как самого регистра, так и УУ на ступенях искания. Обобщенная упрощенная схема регистра представлена на рис.2

Регистр независимо от типа содержит следующие основные блоки: устройство приема информации УПИ; счетное устройство СУ; запоминающие устройства ЗУ, число которых зависит от числа цифр принимаемого номера; переключающее устройство П; устройство выдачи информации УВИ.

Поступающая на вход регистра информация представляет последовательность импульсов, которая воспринимается УПИ и передается в СУ. В зависимости от принятой цифры СУ устанавливается в соответствующее состояние и через переключающее устройство П передает информацию о принятой цифре в ЗУ 1. После приема первой цифры и выдачи её в ЗУ 1 счетное устройство СУ возвращается в исходное состояние и готово к приему второго знака. По окончании приема первой цифры подключающее устройство П переключается во 2 положение подключая тем самым ЗУ2 для записи информации о второй цифре. Вторая цифра принимается в УПИ и через П заносится в ЗУ 2. Третья цифра заносится в ЗУ 3 и т.д. Как правило, информация о последней цифре номера не передается в ЗУ, а запоминается счетной схемой СУ, которая выполняет роль ЗУ для последней цифры номера.

Запоминающие устройства связаны с устройством выдачи информации УВИ. УВИ, получая сигналы запроса из УУ – маркеров, последовательно выдает информацию в УУ о требуемых цифрах номера в кодированном или не кодированном виде.

3.2. Маркеры

Управляющие устройства типа «маркеры» предназначены для управления установлением соединения в пределах коммутационного блока, отдельной ступени искания или в пределах всего коммутационного поля координатных систем коммутации. В отличие от декадно- шаговых систем коммутации в координатных коммутационных системах используются групповые или общестанционные УУ. Это позволило рационально использовать управляющее оборудование координатных систем коммутации, т.к. длительность процесса установления соединения значительно меньше общей длительности занятия приборов разговорного тракта (t ус. _СОЕД = 0,2 . . . . . . 2 с; Т_Р = 80 ¸ 120 с).

Структура маркеров зависит от количества обслуживаемых линий и от режима искания.

а) режим свободного искания - это режим когда входящей линии может быть подключена любая линия на выходе блока (ступени искания или коммутационного поля в целом). Структурная схема маркера в свободном режиме искания проста и содержит два основных блока: определитель входов (ОВ) или абонентский определитель (АО) и пробное устройство (ПУ). Входящий в состав схемы маркера распределитель преимуществ РП обеспечивает поочередное, с временным преимуществом, обслуживание линий на входе (если на вход поступает одновременно два и более вызовов). Такую же роль выполняет РП и для линий на выходе блока. На рис. 3 и 4 представлены схемы маркеров в режиме свободного искания для коммутационных блоков РИ и АИ – АВ (исходящая связь).

Действие маркера в режиме свободного искания можно рассмотреть по рис. 4. При снятии абонентом микротелефонной трубки АК переходит в состояние поступления вызова и передает эту информацию в АО. После определения номера вызывающей абонентской линии начинает работать пробное устройство ПУ, и поскольку при исходящей связи режим искания свободный, то ПУ приступает к обусловленной пробе всех доступных промежуточных и исходящих линий. Проба завершается положительно, если есть соответствующие свободные промежуточные и исходящие линии. Выбор конкретного тракта осуществляется с помощью устройств РП. По завершении обусловленной пробы выдается команда на включение электромагнитов МКС звеньев А и В и маркер освобождается.

Если соединение между входом и выходом не устанавливается по технической причине и маркер задерживается на длительное время (более 0, 6 с при времени обслуживания вызова 200 ¸300 мс), то с помощью устройства ограничения времени занятия ОВЗ, маркер принудительно освобождается.

б) режим группового искания – это такой режим, когда входящая линия должна быть подключена к любой свободной линии из группы линий. Следовательно, в этом случае появляется задача выбора группы линий, а уже следующим этапом занимается любая свободная линия из выбранной группы. Структурная схема УУ в режиме группового искания МГИ представлена на рис. 5.

МГИ содержит определитель входов ОВ для определения номера входящей линии. Кодовый приемопередатчик КПП служит для запроса и приема информации из регистра. Фиксатор номера ФН служит для определения номера направления и содержит ОКН – определитель значности кода направления; Н – фиксатор номера направления; ПГЛ – переключатель группы линий при выборе направления с разной доступностью Д = 20, 40, 60;

ПУ – пробное устройство для пробы промежуточных и исходящих линий.

Маркер блока ГИ отмечает номер входящей вызывающей линии с помощью определителя ОВ и подключает к ней КПП. Из маркера в регистр посылается кодированный управляющий сигнал для выдачи информации о первой или следующей цифре номера. Выдаваемая из регистра цифра принимается КПП маркера и фиксируется в расшифрованном виде в ОКН. КПП имеет связь с определителем значности кода направления ОКН, который устанавливает достаточность одной цифры для выбора требуемого направления или необходимости приема из регистра следующей цифры номера.

В последнем случае КПП посылает в регистр управляющий сигнал для выдачи очередной цифры.

Поскольку маркеры ГИ могут выбирать направление по коду, состоящему из одной, двух или трёх цифр, то в регистр может передаваться несколько последовательных сигналов для выдачи цифр кода направления.

После приема всех цифр кода требуемого направления срабатывает соответствующее реле направления Н, которое подключает к пробному устройству ПУ группу исходящих линий заданного направления. Пробное устройство ПУ производит одновременную пробу всех промежуточных линий, доступных вызвавшему входу и группу исходящих линий выбранного направления. В результате обусловленного искания выбирается свободная исходящая линия требуемого направления, которая может быть соединена с входом блока через свободную в данный момент промежуточную линию.

Выбор одной из множества свободных линий осуществляется в соответствии с положением РП.

В маркере, в фиксаторе направления ФН, предусмотрено устройство ПГЛ – переключатель групп линий. ПГЛ служит для организации пробы в направлениях доступностью Д = 20, 40, 60. Поскольку ПУ содержит 20 пробных реле, то в процессе обусловленного искания может одновременно опробываться только 20 линий. Если в процессе обусловленного искания пробные реле не сработали, а Д = 40 или 60, то с помощью ПГЛ к ПУ подключаются другие 20 линий этого направления или следующие 20 линий.

После выполнения функций ПУ включаются цепи соответствующих электромагнитов для осуществления соединения и маркер освобождается. Удержание тракта осуществляется из схемы ИШК.

ОВЗ и РП в схеме маркера выполняют такую же функцию, как и в маркере РИ режима свободного искания.

в) режим вынужденного искания – это такой режим, при котором на последней ступени искания входящая линия должна быть подключена к строго определенной абонентской линии на выходе.

Работа УУ в этом режиме аналогична режиму группового искания с той лишь разницей, что входящую линию требуется подключить не к свободной линии из группы, а к строго определенной единственной абонентской линии на выходе коммутационного блока. Эта линия отыскивается в соответствии с адресом абонента.

3.3. Функциональные управляющие устройства

На ступенях коммутации или коммутационном поле в целом, могут использоваться функциональные управляющие устройства.

а) На ступени абонентского искания в АТСКУ при входящей связи используются функциональные управляющие устройства.

Тысячный блок АИ при организации входящей связи имеет 4-х звенную структуру (рис 6) и комплектуется из 10 блоков АВ и 3 ¸ 4 блоков СД. Между каждым маркером из 3 ¸ 4 блоков СД и маркером каждого из 10 блоков АВ организуется функциональная связь

При установлении входящего соединения (рис.6) на ступени АИ коммутационный тракт устанавливается с помощью маркеров двух типов МСД и МАВ имеющих функциональную связь.

б) Функциональные УУ используются в системе ARM – 20.

В междугородной системе ARM – 20 используется коммутационное поле типа “единое поле междугородных соединений МС” и централизованное функциональное управляющее устройство, состоящее из двух частей:

УУ – ММ – маршрутный маркер выполняет функции поиска выхода в требуемом направлении;

УУ – М – выполняет функции коммутации входящей линии или канала на исходящую линию, или канал.

Между М и ММ организуется связь функциональная связь взаимодействия управляющих устройств, выполняющих разные функции при коммутации входа с выходом через единое коммутационное поле междугородных соединений.

4. Управляющие устройства квазиэлектронных и электронных – цифровых систем коммутации

Управляющие устройства являются одним из основных видов оборудования любой автоматической телекоммуникационной системы. Общим назначением управляющего оборудования является управление процессом обслуживания потока поступающих заявок на установление соединения. В квазиэлектронных (КЭ) и электронных (Э) системах коммутации используются централизованные управляющие устройства. Степень централизации УУ во многом зависит от элементной базы управляющего оборудования и их надежностных характеристик. Использование бесконтатных элементов для реализации УУ позволило достигнуть высокой степени централизации. При этом оказалось возможным создать принципиально новые способы управления процессами обслуживания вызовов – программные способы.

Программное управление используется во всех автоматических системах коммутации квазиэлектронного и электронного типов.

Централизованное УУ в виде ЭУМ применено в квазиэлектронных системах типа Кварц и Квант и электронно-цифровой системе МТ 20/ 25.

Различают два способа программного управления: по замонтированной программе и по записанной программе.

Наибольшее распространение при создании новейших систем, в том числе и цифровых, получил способ управления по записанной программе. В этом случае программа функционирования системы, которая представляет собой набор команд и определяет порядок обслуживания вызовов, вводится с помощью заранее изготовленных перфокарт или записей магнитной ленты. При необходимости программа или подпрограмма легко заменяется путем перезаписи программы в ЗУ.

Управляющее устройство цифровых систем коммутации ЦСК представляет собой ряд подсистем, за которыми закреплены определенные функции. Эти подсистемы физически реализуются в виде микропроцессорного комплекса, либо в виде одной ЭВМ, в которой роль подсистем выполняют отдельные программы.

В общем виде УУ ЦСК представлено на рис. 8 и содержит следующие подсистемы:

- управляющее устройство абонентских комплектов (УУАК);

- управляющее устройство коммутационного поля (УУ КП);

- управляющее устройство частотных приемопередатчиков (УУ ПП);

- управляющие устройство общего канала сигнализации (УУ ОКС);

- управляющее устройство исходящих линейных комплектов (УУ ЛК исх.);

- управляющее устройство входящих линейных комплектов (УУ ЛК вх.);

- менеджер приемопередатчиков (МПП);

- маршрутизатор (МРШ);

- банк данных (БД);

- диспетчер задач (ДЗ).

Взаимодействие подсистем УУ происходит через ДЗ. Для этого каждой подсистеме присваивается свой приоритет, а процесс обмена сообщениями между подсистемами происходит следующим образом.

Функционирование подсистем УУ можно рассмотреть на примере установления внутреннего соединения :

1. Поступление вызова от абонента А определяет АК и по шине данных и управления (ШДУ) извещает об этом УУ АК. УУ АК по внутренней магистрали (МГИ) обращается в БД за данными об абоненте: не заблокирован ли этот абонент за неуплату, какого типа оконечное устройство (предположим ТА с частотным набором), заказаны ли ДВО и т.д. Если абонент имеет право на исходящий вызов, то УУ АК в памяти заводит на него регистр вызова (РВ), где поступивший вызов отмечается как исходящий.

2. УУ АК обращается к МПП с запросом о предоставлении ему свободного частотного приемника (ПРМЧ) для приема номера и получает его. УУ АК связывается с УУПП и извещает его куда нужно отсылать поступающие цифры номера.

3. УУ АК обращается к УУ КП с запросом о соединение через КП передающей части АК с ПРМЧ, а приемной части АК – с генератором тональных сигналов. Абоненту начинает поступать зуммер “Ответ станции”.

4. УУ АК заводит таймер на ожидание набора первой цифры номера, обращаясь к ДЗ.

5. Поступление первой цифры номера в ПРМЧ фиксирует УУ ПП и отсылает ее в УУ АК.

6. УУ АК заносит цифру в РВ, обращается в УУ КП с запросом об отсоединении зуммерного сигнала и в ДЗ с запросом об окончании таймирования ожидания первой цифры и таймирует время ожидания набора второй цифры.

7. УУ АК отсылает поступившую цифру в МРШ, который определяет пункт назначения. Если не существует ни одного пункта назначения, начинающегося с поступившими цифрами номера, то МРШ извещает об этом УУ АК, который организует процесс разъединения абонента. Допустим, код собственной станции 2- е цифры. Процесс приема цифр МРШ продолжается. После получения МРШ от УУ АК второй цифры, он определяет, что соединение – внутреннее.

8. При поступлении последней цифры МРШ запрашивает у БД данные о вызываемом абоненте аб. В. Если входящее соединение возможно, то МРШ извещает об этом УУ АК аб. В. УУ АК – В заводит РВ на аб. В; переписывает в него из БД все свойства аб. В; высылает в УУ АК аб. А координаты УУ АК аб. В. УУ АК аб. А извещает УУ АК аб. В о продолжении обслуживания вызова.

9. УУ АК аб. В выдает команду на подачу сигнала посылки вызова (ПВ), запрашивает УУ КП о проключении зуммерного сигнала “Контроль посылки вызова “(КПВ) аб. А и заводит таймер на ожидание ответа

аб. В.

10. Ответ аб. В определяет АК - В и по ШДУ извещает УУ АК - В, которое отключает сигнал ПВ, обращается к УУ КП с сообщением об отключении КПВ от аб. А и соединении аб. А и аб. В. УУ АК аб. В извещает УУ АК аб. А об установлении соединения. УУ АК аб. А с этого момента начинает таймировать время разговора, обращаясь с заданием к ДЗ о высылке ему тарификационных импульсов. Каждый импульс заносится в РВ аб. А.

11. Отбой абонента В обнаруживает АК-В и по ШДУ извещает об этом УУ АК-В, которое обращается к УУ КП с заданием об отсоединении аб. В, аннулирует свой РВ, уведомляет УУ АК-А об окончании обслуживания.

12. УУ АК - А обращается к УУ КП с заданием о проключении зуммерного сигнала "Занято” аб. А и таймирует время ожидания получения отбоя. При получении сигнала отбоя аб.А его УУ АК-А обращается с заданием к УУ КП об отсоединении аб.А, перезаписывает тарификационные данные из РВ в РМО для последующей оплаты разговора.

Наряду с большими достоинствами программного управления высокая степень централизации управляющего оборудования приводит к необходимости принятия мер по обеспечению высокой надежности ЭУМ. Это достигается за счет применения высоконадежностных электронных элементов и разветвленного резервирования, что в свою очередь, повышает стоимость управляющего оборудования.

В настоящее время в связи с бурным развитием электронной и вычислительной техники (появлением высоконадежных больших интегральных схем, микро – ЭВМ, микропроцессоров) экономически целесообразнее строить управляющие устройства по децентрализованному принципу.

Так в системе Алкатель С – 12 используется принцип полностью распределенного процессорного управления, в системах EWSD Сименс и DTS – 1100 DЭУ используется принцип распределенного управления с использованием групповых процессоров и центрального процессора, в системе NEAX – 61 корпорации NEC используется принцип распределенного управления.

Литература:

1. Иванова О.Н. Автоматическая коммутация. М.: Радио и связь, 1988.

2. Зайончковский Е.А. и др. Автоматическая междугородная телефонная связь. М.: Радио и связь, 1984.

3. Кожанов Ю.Ф. Основы автоматической коммутации (Справочное пособие.) Санкт – Петербург.: SIEMENS, 1999.

4. Болгов И.Ф. и др. Электронно – цифровые системы коммутации: Учебное пособие. – М.: Радио и связь, 1985.

5.Техническое описание систем EWSD, NEAX – 61, S – 12,

DTS – 1100 A.